(57)【要約】【課題】  環境ホルモンの一種として知られているビスフェノールＡの微量検出における、より簡便で安価な簡易ビスフェノールＡセンサーおよび微量ビスフェノールＡの検出方法を提供する。【解決手段】  水晶振動子微量天秤、好ましくはＡＴカット水晶振動子微量天秤の片面に、好ましくはポリスチレン薄膜が形成され、その上にアクリレート系高分子薄膜、好ましくはポリ（２−メトキシエチルアクリレート）薄膜が形成されている簡易ビスフェノールＡセンサーである。【選択図】      図１
2005147989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子微量天秤の片面にアクリレート系高分子薄膜が形成されてなることを特徴とする簡易ビスフェノールＡセンサー。
【請求項２】
前記水晶振動子微量天秤の片面にポリスチレン薄膜が形成され、その上にアクリレート系高分子薄膜が形成されている請求項１記載の簡易ビスフェノールＡセンサー。
【請求項３】
前記アクリレート系高分子薄膜がポリ（２−メトキシエチルアクリレート）である請求項１または２記載の簡易ビスフェノールＡセンサー。
【請求項４】
前記水晶振動子微量天秤がＡＴカット水晶振動子微量天秤である請求項１または２記載の簡易ビスフェノールＡセンサー。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の簡易ビスフェノールＡセンサーを恒温条件にて水中に浸漬し、撹拌しながら供試液を該水中に注入し、この注入時の該簡易ビスフェノールＡセンサーの周波数変化を測定することを特徴とする微量ビスフェノールＡの検出方法。
【請求項６】
前記水晶振動子微量天秤による周波数変化を周波数カウンタを用いて測定する請求項５記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内分泌撹乱化学物質（以下「環境ホルモン」と称する）の一種として知られているビスフェノールＡの微量検出を可能とする簡易ビスフェノールＡセンサーおよび微量ビスフェノールＡの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境ホルモンは、ヒトの住環境中に存在し、ヒトを含む生物の性ステロイドホルモンなどのホルモンに類似の働きをしたり、ホルモンの働きを妨害することにより生物の内分泌系を撹乱する物質である。
【０００３】
かかる環境ホルモンは、極微量であってもヒトの健康を脅かすため、微量検出と回収が重要な課題となっている。ビスフェノールＡ等の環境ホルモンの微量検出には、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、質量分析（ＭＳ）、及びこれらを組み合わせた、ＧＣ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳ等の分析装置が用いられている。また、酵素免疫測定（ＥＬＩＳＡ）に基づく測定キットも市販されるようになった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、環境中のアルキルフェノール類（炭素数４〜１２のアルキル基を有するアルキルフェノールやビスフェノールＡ）を高感度で測定できるとする方法として、アルキルフェノール類を蛍光ラベル化剤と反応させて、蛍光ラベル化されたアルキルフェノール類を生成させ、蛍光ラベル化されたアルキルフェノール類を逆相液体クロマトグラフィーにより分離した後に化学発光検出するアルキルフェノール類の測定方法が報告されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）等の環境ホルモンの微量成分濃度を監視するに際し、迅速且つ高感度な分析が可能な有機微量成分の検出装置及び方法として、試料をレーザイオン化させるレーザ照射手段やイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置等を使用することが報告されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２４７５０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００２−３２８０７９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および２に記載されているような分析装置を用いてビスフェノールＡ等の環境ホルモンを微量検出する場合、高価な装置を必要とし、分析に時間がかかり、分析結果の解析に経験が必要であることから、検査を委託するのが一般的であった。また、ＥＬＩＳＡを用いる場合、簡便に検査できることから、委託することなく、工場等の現場で微量検出を行うことができるが、サンプリング後、前処理が必要なため、オンライン検出は不可能であった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、環境ホルモンの一種として知られているビスフェノールＡの微量検出における、より簡便で安価な簡易ビスフェノールＡセンサーおよび微量ビスフェノールＡの検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、環境ホルモンの一種であるビスフェノールＡを特異的に吸着する高分子材料であるアクリレート系高分子の材料機能を、質量変化に敏感な水晶振動子微量天秤に付与してビスフェノールＡの微量検出を行ったところ、ビスフェノールＡを高感度で検出することができ、しかもアクリレート系高分子に吸着したビスフェノールＡを容易に除去して再利用できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーは、水晶振動子微量天秤の片面にアクリレート系高分子薄膜が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーにおいては、前記水晶振動子微量天秤の片面にポリスチレン薄膜が形成され、その上にアクリレート系高分子薄膜が形成されていることが好ましい。また、前記アクリレート系高分子薄膜は、好ましくはポリ（２−メトキシエチルアクリレート）である。さらに、前記水晶振動子微量天秤は、好ましくはＡＴカット水晶振動子微量天秤である。
【００１２】
本発明の微量ビスフェノールＡの検出方法は、上記本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーを恒温条件にて水中に浸漬し、撹拌しながら供試液を該水中に注入し、この注入時の該簡易ビスフェノールＡセンサーの周波数変化を測定することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の検出方法においては、前記周波数変化を周波数カウンタを用いて好適に測定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ビスフェノールＡセンサーを簡易に得ることができるにもかかわらず、このビスフェノールＡセンサーは水溶液中のビスフェノールＡを選択的に認識し、吸着したビスフェノールＡの質量変化をその場で高感度に検出することができる。しかも、オンライン検出が可能であるとともに、簡単な洗浄により再利用も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーは、質量変化に敏感な水晶振動子微量天秤（以下「ＱＣＭ」と略記する）を使用するものであり、ＱＣＭは、微細な付着物質を定量的に分析する目的を持ったセンサーとして既知である。特に、ＡＴカットＱＣＭは高安定特性を有するため、本発明において好適に使用することができる。本発明においては、ＱＣＭ自体は市場で入手し得る既知のものを使用することができ、４〜１１ＭＨｚの周波数のものを使用することが好ましい。
【００１６】
本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーは、液中に曝すＱＣＭの片面にアクリレート系高分子薄膜が形成されている。アクリレート系高分子薄膜の中で、特にポリ（２−メトキシエチルアクリレート）（以下「ＰＭＥＡ」と略記する）が最も高感度であり、好ましい。アクリレート系高分子は、環境ホルモンの一種であるビスフェノールＡと特異的に吸着する高分子材料である。よって、アクリレート系高分子がＱＣＭの片面に形成された本発明のセンサーはビスフェノールＡと特異的に吸着し、吸着したビスフェノールＡを高感度で検出することができる。  
【００１７】
また、一旦アクリレート系高分子に吸着したビスフェノールＡは、エタノール等の溶剤により容易に除去することができる。よって、本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーは簡易に再利用することができる。
【００１８】
ＱＣＭの片面にアクリレート系高分子薄膜を形成するには、まず、ＱＣＭの片面にポリスチレン（以下「ＰＳ」と略記する）薄膜を形成し、その上にアクリレート系高分子薄膜を形成することが好ましい。これは、ＱＣＭ上に直接アクリレート系高分子薄膜を形成すると水中でＰＭＥＡなどのアクリレート系高分子薄膜が安定した形状を保てなくなり、ＱＣＭ測定に必要とする安定したアクリレート系高分子薄膜を有するビスフェノールＡセンサーを得ることが困難となるためである。
【００１９】
ＰＳ薄膜は、トルエン等を溶剤としてスピンコート法により製膜し、真空乾燥させることにより形成することができる。その膜厚は、好ましくは５〜５００ｎｍである。また、アクリレート系高分子薄膜は、メタノール等を溶剤としてスピンコート法あるいはキャスト法により製膜し、真空乾燥させることにより形成することができる。その膜厚は、好ましくは１０〜１０００ｎｍである。
【００２０】
本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーを用いて微量ビスフェノールＡを検出するには、先ず、かかる簡易ビスフェノールＡセンサーをビーカー等の容器内の水中に浸漬させる。この際、ＱＣＭ測定ホルダとして市場で容易に入手し得るホルダに取付け、固定する。次いで、一般に広く使用されている撹拌装置、好適にはマグネティックスターラを用いて水を撹拌しながら供試液を水中に注入する。この際、温度変化による周波数変化を防ぐために、水の撹拌を恒温槽中で行う。この注入時の該簡易ビスフェノールＡセンサーの周波数変化を測定することにより、供試液中の微量ビスフェノールＡを検出することができる。この際、簡易ビスフェノールＡセンサーを既知の周波数カウンタに接続して、簡易ビスフェノールＡセンサーの周波数変化をその周波数カウンタを用いて測定することによりオンライン検出が可能となる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実験例に基づき説明する。
実験例１
ＡＴカットＱＣＭ（周波数５ＭＨｚ、Ｍａｘｔｅｋ社製）の片面に、まず、ＰＳ薄膜を製膜した。ＰＳ薄膜はトルエンを溶媒としてスピンコート法により製膜し、真空乾燥させることで膜厚約４００ｎｍの薄膜を形成した。
【００２２】
次いで、形成されたＰＳ薄膜上にＰＭＥＡ薄膜を形成した。ＰＭＥＡ薄膜はメタノールを溶媒としてスピンコート法により製膜し、真空乾燥させることで膜厚約８０ｎｍの薄膜を形成し、ビスフェノールＡセンサーを製造した。
【００２３】
製造したビスフェノールＡセンサーをＱＣＭ測定ホルダ（Ｍａｘｔｅｋ社製）に取付け、ビーカー内の２２５ｍｌの水中に浸漬し、マグネティックスターラにより水を攪拌しながら、ビスフェノールＡをエタノールに所定の濃度で溶解させた溶液を注入した。この際、ビーカーは恒温槽（２５℃）中に設置した。この注入時のビスフェノールＡセンサーの周波数変化を、このビスフェノールＡセンサーに接続した周波数カウンタ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製５３１３２Ａ、２２５ＭＨｚ）を用いて測定した。
【００２４】
図１（ａ）に、参考例として、エタノール、水、フェノールを矢印に示す時点で夫々２００μＬ注入したときの周波数変化（Δｆ）を示す。図１（ａ）から分かるように、いずれの注入時にも周波数変化は見られなかった。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に、溶液全体のビスフェノールＡ濃度がそれぞれ６８ｐｐｍとなるように５分間隔でビスフェノールＡのエタノール溶液を注入したときのΔｆを示す。この場合、周波数の減少が注入後１０秒以内に観察された。また、矢印の時刻で逐次ビスフェノールＡ溶液を注入しても注入直後から周波数の減少が観察され、約１０秒で安定した。このように、ＰＭＥＡの膜厚が約８０ｎｍと薄い場合、高濃度のビスフェノールＡを短時間に検出できることが確かめられた。
【００２６】
実験例２
実験例１と同様の手順で製造したビスフェノールＡセンサーを用い、注入するビスフェノールＡ溶液の濃度を変えていったときのΔｆを測定し、その結果を図２に示す。図２から分かるように、濃度の増加に伴い周波数の減少は大きくなり、濃度とΔｆとの関係はべき数で表される。このことを利用してΔｆからビスフェノールＡ濃度を予測することができる。図２中の式は、同図のグラフをもとに得られた周波数変化ΔｆとビスフェノールＡ濃度Ｃとの関係を表わし、ΔｆからビスフェノールＡの濃度Ｃを予測することができる。但し、実際に膜内に入ったビスフェノールＡの絶対量については、赤外反射吸収（ＩＲＲＡＳ）法で補正する必要がある。
【００２７】
実験例３
ＰＭＥＡの膜厚が６００ｎｍとなるようにして製造した以外は実験例１と同様のビスフェノールＡセンサーを用いて、実験例１と同様にして溶液全体の濃度が１ｐｐｂとなるようにビスフェノールＡのエタノール溶液を２回注入したときの周波数変化を測定した。その結果、図３に示すように、それぞれの注入時に約５Ｈｚの周波数変化が２０秒以内に観察された。このようにＰＭＥＡの膜厚が６００ｎｍと厚い場合、検出時間は大きくなるが、極微量のビスフェノールＡを検出することができることが分かる。
【００２８】
実験例４
実験例１で用いたビスフェノールＡセンサーの赤外反射吸収（ＩＲＲＡＳ）スペクトル（ＢｉｏＲａｄ社製ＦＴＳ−５７５Ｃフーリエ変換赤外分光光度計）を用いて使用前、使用後およびエタノール洗浄後においてそれぞれ測定した。その結果、図４（ａ）に示すように、使用前のビスフェノールＡセンサーではＰＭＥＡに帰属するピークのみが観察された。これに対し、ビスフェノールＡの検出後のビスフェノールＡセンサーでは図４（ｂ）の矢印に示すように、ビスフェノールＡに帰属するピークが新たに観察された。しかし、ビスフェノールＡの検出後のビスフェノールＡセンサーをエタノールで洗浄することにより、図４（ｃ）に示すように、ビスフェノールＡに帰属するピークが完全に消失し、ＰＭＥＡに帰属されるピークだけが残った。このことから、エタノール洗浄によりビスフェノールＡセンサーの再利用が可能であることが確認された。なお、図４（ｄ）はビスフェノールＡのみのスペクトルを表す。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、ビスフェノールＡを安価な設備でリアルタイムにて簡便に微量検出することができることから、本発明の簡易ビスフェノールＡセンサーおよびこのセンサーを用いた検出方法は、工場等の生産現場、水道、自然環境等で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、エタノール、水およびフェノールの注入時間と周波数変化との関係を示すグラフである。  （ｂ）は、６８ｐｐｍのビスフェノールＡの注入時間と周波数変化との関係を示すグラフである。
【図２】ビスフェノールＡの濃度と周波数変化との関係を示すグラフである。
【図３】１ｐｐｂのビスフェノールＡの注入時間と周波数変化との関係を示すグラフである。
【図４】ビスフェノールＡセンサーの（ａ）使用前、（ｂ）使用後および（ｃ）エタノール洗浄後におけるＩＲＲＡＳスペクトル、ならびに（ｄ）ビスフェノールＡスペクトルの波数と吸収との関係を示すグラフである。
【図１】
2005147989.tif 000003
【図２】
2005147989.tif 000004
【図３】
2005147989.tif 000005
【図４】
2005147989.tif 000006